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曲軸是發(fā)動機(jī)中的最重要的零件之一，提高和改進(jìn)曲軸的加工水平是發(fā)動機(jī)制造業(yè)不斷發(fā)展的迫切需

要。

數(shù)控曲軸銑削加工中心以德國、美國設(shè)備為代表，經(jīng)歷了以下幾代產(chǎn)品的更新：

第一代內(nèi)銑，缺點(diǎn)是刀具壽命低更換頻繁、排肩問題影響加工精度、整機(jī)經(jīng)常調(diào)校。

第二代普通外銑，傳統(tǒng)加工中心增加外銑功能，缺點(diǎn)是占地面積大、高柔性但操作調(diào)整不便。

第三代高速外銑，曲軸種類規(guī)格適應(yīng)性強(qiáng)、加工精度高、高智能化和高可靠性。

數(shù)控曲軸銑削加工中心的設(shè)計具有前瞻性，不僅可提高企業(yè)生產(chǎn)效率,還可達(dá)到國家振興裝備制造業(yè)的戰(zhàn)略目的。但由于設(shè)計、工藝、制造等環(huán)節(jié)存在諸多科技因素，目前國內(nèi)鮮有企業(yè)涉足此類專用加工中心的研發(fā)和生產(chǎn)。

下面以大連加工中心生產(chǎn)的EFM系列高速外銑設(shè)備為例，介紹加工中心的設(shè)計重點(diǎn)。

1加工中心整體方案設(shè)計

EFM系列曲軸外加工中心是大連加工中心集團(tuán)精心研制
的具有國際先進(jìn)水平的曲軸加工隨動高速加工中心，是曲軸半精加工的核心裝備。主機(jī)結(jié)構(gòu)經(jīng)過專門設(shè)計，屬于高效專用加工中心，滿足自動化生產(chǎn)的需要。通過兩軸(c軸和I軸）插補(bǔ)實(shí)現(xiàn)銑削切點(diǎn)隨動，在高速、高精度、大直徑刀盤銑削下，高效率完成曲軸主軸頸、連桿頸和平衡臂側(cè)面的半精加工。該加工中心即可單機(jī)使用，也可配合其它曲軸加工設(shè)備及桁架機(jī)械手組成曲軸生產(chǎn)線。

加工中心由雙刀盤、雙主軸、自動中心架、托料架、全防護(hù)、除塵裝置、排肩裝置、氣動、潤滑、液壓等組成，采用西門子數(shù)控系統(tǒng)和交流伺服驅(qū)動及PLC控制器，通過專用軟件自動生成曲軸切削程序。

主機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

&坐標(biāo)軸定義如F:in軸、F2軸：丨三軸箱移云jj妒3軸：中心架移動軸：刀盤徑向進(jìn)給/軸：刀盤側(cè)向移動(:軸:主軸旋轉(zhuǎn)S軸：刀盤旋轉(zhuǎn)

2關(guān)鍵技術(shù)

2.1高剛度的結(jié)構(gòu)設(shè)計

針對外銑:1:藝的特殊要求，全新優(yōu)化主要鑄件的結(jié)構(gòu)型式，打針對性的増加床身、床鞍、主軸筘等部件的剛性;加工中心采用焊接床身填注合成材抖，床鞍柊動的導(dǎo)軌采用鑲鋼導(dǎo)軌，具有較大的承載截面，良好的剛性和吸震性，可保證高強(qiáng)度切削加工;整臺加工中心的所有部件進(jìn)fr三維設(shè)計，有利于干涉檢查仞優(yōu)化零部件的裝配關(guān)系，而且對主要零件和機(jī)構(gòu)進(jìn)行有限元分析，進(jìn)一步提高剛性，并驗(yàn)證切削受力時主要零部件的安全系數(shù)。

銑頭主軸前后端采用尖國進(jìn)口精密高速圓錐滾子軸承組，由大違比無間喊蝴輪副和_間服電機(jī)拖動，同時滿足高速切削、高精度切削和強(qiáng)力切削的要求。減速箱加強(qiáng)力恒溫稀油潤滑，同時，施加合理的軸向預(yù)載荷，確保主軸前端軸承無隙轉(zhuǎn)動,大大提高主軸前端的旋轉(zhuǎn)精度，配合最佳的跨距支撐以及箱式主軸箱，使主軸具有高剛性和高速運(yùn)轉(zhuǎn)能力。

曲軸的主軸頸和連桿頸的銑削加工是靠曲軸的低速轉(zhuǎn)動和銑頭的擺動插補(bǔ)完成的。特殊的機(jī)構(gòu)使料1丨丨|軸在切削過程中，銑頭刀架沒有直線移動，僅有銑頭的無間隙擺動，其它y??軌n動液壓nf靠鎖緊，因此，切削過程中刀架無間隙，可大大減少加工中心振動，有效提高刀具壽命

2.2   高效、自動的曲軸加工專用附件設(shè)計

加工中心的各個附件經(jīng)過專用化設(shè)計，并合理布局(圖2)，使加工中心最大限度的提高精度和效率。

配有特殊定制的由德國羅姆公司生產(chǎn)的卡盤，浮動頂尖與尚剛度定心卡爪尚度集成在一起，安裝在主軸的前端，在程序的控制下，自動可靠地夾緊曲軸。并能夠在換產(chǎn)時，根據(jù)不同卩丨丨軸的裝夾要求，便交換卡爪和頂尖。

可編程驅(qū)動、自動定心、滾輪式液壓中心架，可夾緊曲軸中間段的任意精車過的主軸頸，輔助支榨曲軸，增加tzi削時曲軸的剛性。

托料架可手動調(diào)整伸出量和高度，方便上下曲軸，

滿足不同曲軸的支撐要求。

銑刀盤的外圓上可裝多個刀片，因而刀具使用周期長；刀j !c采用模塊化設(shè)計，可在不拆卸刀盤的情況下實(shí)現(xiàn)快速換刀；刀盤采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，可在原有刀盤正

常使用的情況下，提前調(diào)整好替換刀盤,節(jié)約停機(jī)換刀盤的時間。

2.3適應(yīng)曲軸生產(chǎn)線要求的設(shè)計

通常設(shè)計的上線加工中心采用高壽命外購件、超高剛性主機(jī)設(shè)計，達(dá)到穩(wěn)定性和免維護(hù)的效果，很難達(dá)到柔性化生產(chǎn)。隨著大量新技術(shù)的應(yīng)用，現(xiàn)在加工中心的設(shè)計更注重信息的反饋和自動處理、油水肩等細(xì)節(jié)問題的處理。

加工中心Z軸采用THK大導(dǎo)程、高剛性滾珠絲杠和淬硬貼朔鑲鋼^軌，由光柵尺組成位置閉壞。

加工中心Z軸采用SKF的行星滾柱絲杠和編碼器組成半閉環(huán)控制，具有載荷大，傳動效率高，精度保持性好，使加工中心刀架移動和擺動快速穩(wěn)定，定位精度高。

加工中心的自動集屮潤滑系統(tǒng)，可■保證持續(xù)有效的導(dǎo)軌及滾珠絲杠潤滑。主軸軸承采用獨(dú)立的帶流量監(jiān)控裝置的潤滑系統(tǒng)，確保每個潤滑點(diǎn)定量恒溫并有流量監(jiān)控的自動潤滑。

加工中心采用全封閉的防護(hù)，避免了鐵肩的外泄，為操作者提供安全舒適的工作環(huán)境，防護(hù)門上面有配合機(jī)械H動上K料的小自動門。為丨’ I動線優(yōu)化防護(hù)結(jié)構(gòu)，盡彳I丨:增加防護(hù)W 口和防護(hù)門，簡化維護(hù)、維修時的防護(hù)拆裝。

加工中心帶有自動空氣吹肩功能。獨(dú)立的高效排屑和除塵系統(tǒng)，為曲軸的大批量連續(xù)銑削加工提供自動排屑和除塵。

加工中心自動采叱加工數(shù)據(jù)，顯示聯(lián)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)、黽機(jī)運(yùn)行狀態(tài)、故障停機(jī)狀態(tài);故障停機(jī)的各種信息；生產(chǎn)產(chǎn)量、廢品數(shù)量、電能消耗、氣量消耗;停機(jī)耗時、刀具更換耗時。滿足生產(chǎn)線自動化、智能化生產(chǎn)的需要。

3結(jié)束語

EFM系列高速曲軸外銑設(shè)備特別適合于轎車曲軸的自動化加工，該設(shè)備米用的一些技術(shù)在國內(nèi)尚屬空白，在國際上也屬前沿。目前已經(jīng)有部分加工中心交付曲軸生產(chǎn)廠商，現(xiàn)場使用效果良好。通過數(shù)控曲軸高速外統(tǒng)加工中心的n t設(shè)計和開發(fā)但滿足企業(yè)曲軸加工生產(chǎn)線的使用，還可達(dá)到w家振興裝備制造業(yè)的戰(zhàn)略n的。